CN114257088A - 电压转换电路及电源转换器 - Google Patents

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CN114257088A
CN114257088A CN202111642828.3A CN202111642828A CN114257088A CN 114257088 A CN114257088 A CN 114257088A CN 202111642828 A CN202111642828 A CN 202111642828A CN 114257088 A CN114257088 A CN 114257088A
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李育军
周拥华
赵新江
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Abstract

本申请提供一种电压转换电路及电源转换器，电压转换电路包括主电路、反馈电路、控制电路、钳位模块以及驱动单元；控制电路，与驱动单元以及钳位模块连接，用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第二信号；钳位模块，用于基于第二信号，将基于反馈电压转换的第一电压提升并固定于第一预定电压；驱动单元，与开关模块的控制端电连接，用于基于第二信号，将开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式，控制开关模块的导通和断开。本申请的电压转换电路在轻负载情况下，控制电压转换电路进入脉冲跨周期调制模式，可以以较低的频率驱动开关模块导通和关断，能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。

Description

电压转换电路及电源转换器
技术领域
本申请涉及电源技术领域，具体而言，本申请涉及一种电压转换电路及电源转换器。
背景技术
常用的电压转换电路(例如，DC-DC电路)通过检测输出电压并且利用负反馈能够给负载提供稳定的输出电压。例如，在脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)型的DC-DC电路中，开关管的导通和关断是通过一个方波信号驱动的，DC-DC电路的输出电压一般通过控制该方波信号的占空比来控制。
对于电压转换电路中的开关管(例如，MOS管)，需要相当大一部分的功耗用于周期性的充放电以控制开关管的开关。随着接入负载的减小，电压转换电路的负载电流对应减小，这部分的开关功耗会严重降低电源电压转换的效率。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种电压转换电路及电源转换器，用以解决现有技术存在的电压转换电路在轻负载的情况下，电源电压转换效率较低的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种电压转换电路，电压转换电路包括主电路、反馈电路、控制电路、钳位模块以及驱动单元；
主电路，包括开关模块；
反馈电路，与主电路以及控制电路连接，用于基于主电路的输出电压生成反馈电压，并将反馈电压传输至控制电路；
控制电路，与驱动单元以及钳位模块连接，用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第二信号；
钳位模块，与驱动单元连接，用于基于第二信号，将基于反馈电压转换的第一电压提升并固定于第一预定电压；
驱动单元，与开关模块的控制端电连接，用于基于第二信号，将开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式，控制开关模块的导通和断开。
在一个可能的实现方式中，钳位模块，还用于在将开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式之前，当第一电压降低到第二预定电压时，将第一电压固定在第二预定电压；第二预定电压低于第一预定电压。
在一个可能的实现方式中，控制电路包括：
频率检测模块，与开关模块的控制端电连接，用于检测开关模块的开关频率；
控制模块，与频率检测模块电连接，用于当接收到连续N个周期的开关频率高于设定频率时，输出第五信号，使得钳位模块停止工作，并使得驱动单元基于第五信号，将开关模块的驱动模式调整为脉冲宽度调制模式后驱动开关模块，N为整数。
在一个可能的实现方式中，控制电路，包括：
第一比较模块，与反馈电路电连接，用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第一信号；
控制模块，与第一比较模块电连接，用于基于第一信号，输出第二信号。
在一个可能的实现方式中，驱动单元包括：
电流检测模块，与开关模块的一端电连接，用于检测开关模块的电流，并将电流转换为对应的检测电压；
第二比较模块，与电流检测模块、钳位模块都电连接，用于将检测电压与第一预定电压进行比较，当检测电压等于第一预定电压时，输出第三信号；
驱动逻辑模块，与控制电路、第二比较模块和开关模块的控制端都电连接，用于基于第二信号，将开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式，基于第三信号驱动开关模块关断。
在一个可能的实现方式中，第一比较模块，还用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压低于第一基准电压时，输出第四信号；
控制模块，还用于基于第四信号，向驱动逻辑模块输出具有第六信号；
驱动逻辑模块，还用于基于第六信号驱动开关模块导通。
在一个可能的实现方式中，第一比较模块，还用于当反馈电压在预设第一连续周期内均高于第一基准电压时，输出第一信号；当反馈电压在预设第二连续周期内均低于第一基准电压时，输出第四信号。
在一个可能的实现方式中，电压转换电路，还包括：
转换单元，与反馈电路、钳位模块都电连接，用于基于第二基准电压，将反馈电压转换为第一电压。
在一个可能的实现方式中，转换单元包括：
误差放大模块，第一输入端与反馈电路电连接，第二输入端接收第二基准电压，输出端与钳位模块电连接，用于基于第二基准电压，将反馈电压转换为第一电压；
补偿模块，与误差放大模块的输出端、钳位模块都电连接。
第二方面，本申请实施例提供一种电源转换器，包括如第一方面的电压转换电路。
本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
本申请实施例提供的电压转换电路，接入负载的减小，负载电流也减小，即电压转换电路处于轻负载情况下，反馈电路基于主电路的输出电压生成反馈电压高于第一基准电压时，控制电路向钳位模块和驱动单元发送第二信号，使得钳位模块将基于反馈电压得到的第一电压提升并固定于第一预定电压，并控制驱动单元将开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式后驱动开关模块，使得开关模块的开关频率低于第一设计频率，开关模块的开关频率降低。即本申请的电压转换电路在轻负载情况下，控制电压转换电路进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块导通和关断，既能够保证电压转换电路的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种电压转换电路的架构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电压转换电路的电路原理图；
图3为本申请实施例提供的一种控制方法的波形示意图。
附图标记：
600-电压转换电路；
100-控制电路，6-第一比较模块，11-频率检测模块，12-控制模块；
5-驱动单元，10-第二比较模块，13-电流检测模块，14-驱动逻辑模块；
4-转换单元，7-误差放大模块；8-补偿模块；
9-钳位模块；
300-主电路，1-电感模块，2-二极管模块，3-开关模块，400-反馈电路，500-滤波电路；
700-负载。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本申请的研发思路包括，在脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)型的DC-DC电路中，开关管的导通和关断是通过一个方波信号驱动的，DC-DC电路的输出电压一般通过控制该方波信号的占空比来控制。例如，可以通过增加导通时间，使得输出电压增加；反之可以通过减少导通时间，使得输出电压减少。这种控制方法可以通过比较输出电压与一个参考电压来实现。例如，当输出电压低于参考电压时，则增加导通时间；当输出电压高于参考电压时，则减少导通时间。
但是，随着接入负载的减小，负载电流也减小，即在轻负载的情况下，开关功耗会严重降低电源电压转换的效率。
本申请提供的一种电压转换电路及电源转换器，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
本申请实施例提供一种电压转换电路600，参见图1所示，该电压转换电路600包括主电路300、反馈电路400、控制电路100、钳位模块9以及驱动单元5。
主电路300，包括开关模块3。
反馈电路400，与主电路300以及控制电路100连接，用于基于主电路300的输出电压生成反馈电压，并将反馈电压传输至控制电路100。
控制电路100，与驱动单元5以及钳位模块9连接，用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第二信号。参见图3所示，第二信号是从左侧开始第2个箭头方向，PSM为高电平。
钳位模块9，与驱动单元5连接，用于基于第二信号，将基于反馈电压转换的第一电压提升并固定于第一预定电压。参见图3所示，第一预定电压Vc_PSM中从左侧开始第1个箭头方向，Vc提升。
驱动单元5，与开关模块3的控制端电连接，用于基于第二信号，将开关模块3的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式(PSM，Pulse Skip Modulation)，控制开关模块3的导通和断开。
本申请实施例提供的电压转换电路600，电压转换电路600处于轻负载情况下，反馈电路400基于主电路300的输出电压生成反馈电压高于第一基准电压时，控制电路100向钳位模块9和驱动单元5发送第二信号，使得钳位模块9将基于反馈电压得到的第一电压提升并固定于第一预定电压，并控制驱动单元5将开关模块3的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式后驱动开关模块，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率，开关模块3的开关频率降低。即本申请电压转换电路600在轻负载情况下，控制电压转换电路600进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块3导通和关断，既能够保证电压转换电路的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块3的功耗，提高电源电压转换的效率。
可选地，第一设计频率为开关模块3的驱动逻辑模式为脉冲宽度调制(PWM，PulseWidth Modulation)模式的开关频率。
可选地，驱动单元5采用的驱动模式可以在脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)模式和脉冲跨周期调制模式之间切换，对应采用脉冲宽度调制或的脉冲跨周期调制的相应电路的驱动逻辑驱动。
可选地，在PSM模式，驱动单元5基于第一预定电压Vc_PSM，控制开关模块3的导通和断开。
本申请实施例的电压转换电路600可以为Boost架构、Buck架构或者Buck-Boost架构等DC-DC转换电路，本申请不做特别的限定。为方便描述，以Boost架构的DC-DC转换电路为例进行说明。
可选地，图1至图3中，Vin表示输入电压；Vout表示输出电压，反馈电压vfb的波形图与Vout的波形图相同(图未示)；iload表示负载电流；iL表示电感电流(电感电流iL是用来表征开关模块3的电流)；Ngate表示开关模块3的控制端接收的驱动信号；Vc表示第一电压；PSM表示第一比较模块6输出的第一信号，其中，第二信号为高电平的PSM，第五信号为低电平的PSM；PSM模式表示开关模块3的驱动逻辑模式为脉冲跨周期调制；PWM模式表示开关模块3的驱动逻辑模式为脉冲宽度调制模式。Nfpfm表示在开关模块3的驱动逻辑模式为脉冲跨周期调制模式下，N个周期的开关频率；fth表示设定频率；clk表示输入至驱动逻辑模块14的时钟信号；pwm_out表示第二比较模块10输出至驱动逻辑模块14的第三信号。
可选地，参见图2所示，主电路300还包括电感模块1和二极管模块2。电压转换电路600还包括滤波电路500。
可选地，参见图2所示，电压转换电路600用于给负载700供电，反馈电路400包括第一电阻R1和第二电阻R2，通过第一电阻R1和第二电阻R2实现的主电路300的输出电压Vout生成反馈电压vfb。负载700包括负载电阻Rd，负载电阻Rd随着接入的负载变化。
可选地，参见图2所示，电感模块1包括电感L1，二极管模块2包括续流二极管D1，开关模块3包括开关管T1，开关管T1包括MOSFET管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，滤波电路500包括电容C1。
参见图3所示，随着接入负载的减小，负载电流iload对应减小，在PSM模式，第一电压Vc提升并固定于第一预定电压Vc_PSM，会使得电感模块1的电感电流iL的幅值变大，每次释放的能量变大，就会使得开关模块3的频率降低，使得开关模块3的频率低于第一设计频率，从而电压转换电路600处于轻负载情况下，降低开关模块3的功耗，提高电源电压转换的效率。
在一些实施例中，结合图1和图2所示，钳位模块9还用于在将开关模块3的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式之前，当第一电压降低到第二预定电压时，将第一电压固定在第二预定电压；第二预定电压低于第一预定电压Vc_PSM。
参见图3的左侧PWM模式部分，随着负载电流iload的减小(负载变轻)，由于电压转换电路600包括了电压环路和电流环路，在电压转换电路600处于稳态状态下，电感电流iL与负载电流iload成正比关系，同时，电感电流iL与第一电压Vc成正比关系，因此，第一电压Vc与负载电流iload成正比关系，由此，随着负载电流iload的减小，第一电压Vc就减小。
如图3的左侧PWM模式部分，随着负载电流iload进一步减小(负载进一步变轻)，由于钳位模块9已将第一电压Vc钳住并固定在第二预定电压上，该第二预定电压为最低的电压值，即第一电压Vc已不能再降低。也就是说，无法通过调节第一电压Vc来降低电感电流iL以保证输出电压Vout保持不变，此时输出电压Vout会升高，第一比较模块6实时检测反馈电压vfb，并将检测结果输出至控制模块12。
也就是，随着输出负载700的减小，对应的负载电流iload降低，电感电流iL也降低，第一电压Vc会跟着降低，当第一电压Vc降低到第二预定电压时，将第一电压Vc固定在第二预定电压。如果接入的负载70进一步减小，输出电压Vout会升高，此时第一比较模块6会被触发，控制模块12会记录PSM第一比较模块6的输出。
在一些实施例中，结合图1和图2所示，控制电路100，包括：第一比较模块6和控制模块12。
第一比较模块6与反馈电路400电连接，第一比较模块6用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第一信号。
控制模块12与第一比较模块6电连接，控制模块12用于基于第一信号，输出第二信号。
可选地，控制模块12基于接收到M个连续周期的第一信号，输出具有第二信号，使得钳位模块9工作，将基于反馈电压vfb得到的第一电压Vc提升并固定于第一预定电压Vc_PSM，并使得驱动单元5基于第二信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲跨周期调制(PSM，Pulse Skip Modulation)模式后驱动开关模块3，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率。M为正数。
在一些实施例中，第一比较模块6还用于当反馈电压在预设第一连续周期内均高于第一基准电压时，输出第一信号。例如，第一连续周期为A个周期，第一比较模块6检测的有A个连续的周期反馈电压Vfb都高于第一基准电压vref1,则驱动单元5进入PSM工作模式。
可选地，第一比较模块6包括PSM比较器，控制模块12包括PSM进入退出逻辑模块。
在一些实施例中，结合图1和图2所示，控制电路100包括：频率检测模块11。
频率检测模块11与开关模块3的控制端电连接，用于检测开关模块3的开关频率。
控制模块12与频率检测模块11电连接，控制模块12用于当接收到连续N个周期的开关频率fpfm高于设定频率fth时，输出第五信号，使得钳位模块9停止工作，并使得驱动单元5基于第五信号，将开关模块3的驱动模式调整为脉冲宽度调制模式，使得开关模块3的开关频率改变为第一设计频率，N为整数。
由于第一电压Vc被钳位模块9固定在设定值(即第一预定电压Vc_PSM)上，随着输出负载700的增大，负载电流iload增大，会将输出电压Vout拉下来，使得输出电压Vout降低，开关模块3的频率势必会增加，当频率检测模块11检测到开关频率连续N个周期高于设定频率，退出PSM模式，如图2所示PSM电平变低，这时开关模块3的开关由PWM控制部分控制。
可选地，参见图3所示，第一比较模块6输出的PSW信号中，第一信号为高电平，第一比较模块6输出的第四信号为低电平。同理，第一信号也可以为低电平，第四信号为高电平，本申请不做特别的限定。
在一些实施例中，参见图2所示，驱动单元5包括：
电流检测模块13，与开关模块3的一端电连接，用于检测开关模块3的电流，并将电流转换为对应的检测电压。电感电流是用来表征开关模块3的电流。
第二比较模块10，与电流检测模块13、钳位模块9都电连接，用于将检测电压与第一预定电压进行比较，当检测电压等于第一预定电压时，输出第三信号；
驱动逻辑模块14，与控制电路100、第二比较模块10和开关模块3的控制端都电连接，用于基于第二信号，将开关模块3的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式，基于第三信号驱动开关模块3关断。
可选地，参见图3所示，驱动逻辑模块14用于基于第二信号(参见图3中从左侧开始第2个箭头方向，PSM为高电平)，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲跨周期调制模式，并在脉冲跨周期调制模式下，基于第一比较模块6输出的第四信号驱动开关模块3导通(参见图3中从左侧开始第3个箭头方向)，基于第三信号驱动开关模块3关断(参见图3中从左侧开始第4个箭头方向)，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率；第四信号为当反馈电压vfb低于第一基准电压vref1时，第一比较模块6输出的信号。
在一些实施例中，第一比较模块6，还用于将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压低于第一基准电压时，输出第四信号；
控制模块12，还用于基于第四信号，向驱动逻辑模块14输出具有第六信号；
驱动逻辑模块14，还用于基于第六信号驱动开关模块3导通。
可选地，当反馈电压在预设第二连续周期内均低于第一基准电压时，输出第四信号，驱动逻辑模块14基于第六信号驱动开关模块3导通，给电感模块1充电。例如，第二连续周期为B个周期，第一比较模块6检测的有B个连续的周期反馈电压Vfb都低于第一基准电压vref1,则驱动开关模块3导通。
在一些实施例中，参见图2所示，电压转换电路600，还包括：
转换单元4，与反馈电路400、钳位模块9都电连接，用于基于第二基准电压，将反馈电压转换为第一电压。
在一些实施例中，参见图2所示，转换单元4包括：误差放大模块7和补偿模块8。
误差放大模块7的第一输入端与反馈电路400电连接，误差放大模块7的第二输入端接收第二基准电压，误差放大模块7的输出端与钳位模块9电连接，误差放大模块7用于基于第二基准电压Vref2，将反馈电压vfb转换为第一电压Vc。
补偿模块8，与误差放大模块7的输出端、钳位模块9都电连接。
可选地，补偿模块8是误差放大模块7的外围电路结构。
可选地，误差放大模块7用于将反馈电路400的反馈电压vfb与第二基准电压vref2的差值进行放大后，得到第一电压Vc。
可选地，误差放大模块7包括误差放大器，第一比较模块6包括PWM比较器。
可选地，补偿模块8包括第三电阻R3、第二电容C2和第三电容C3。具体的，第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端都与误差放大器的输出端电连接，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端电连接，第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端都与地电连接。
具体的，如图2所示，控制电路100和驱动单元5通过控制开关管T1的导通和关断，进而控制电感L1的电流的充电和放电，以调整输出电压Vout。当开关管T1关断时，续流二极管D1续流电感L1上的电流给电容C1及负载700供电，反馈电路400给PSM比较器和误差放大器提供输出电压Vout的反馈电压vfb。
具体的，参照图2和图3，电压转换电路600的工作原理为：
如图3的左侧PWM模式部分，在较大负载电流iload下(也就是接入重负载情况下)，系统的工作模式为PWM工作模式，钳位模块9和频率检测模块11都不工作，第一比较模块6实时检测反馈电压vfb，并将检测结果输出至控制模块12，误差放大模块7、补偿模块8、第二比较模块10、电流检测模块13和驱动逻辑模块14都工作，驱动逻辑模块14基于时钟信号clk和第二比较模块10输出的信号pwm_out驱动开关模块3的关断。
控制模块12会记录第一比较模块6的输出的信号，当反馈电压vfb高于第一基准电压vref1时，输出第一信号至控制模块12，或者，当M个连续周期的反馈电压vfb都高于第一基准电压vref1时，输出M个连续周期的第一信号至控制模块12，控制模块12基于第一信号或M个连续周期的第一信号，输出第二信号(如图3中第二信号PSM为高电平)，系统进入PSM工作模式，使得钳位模块9工作，并将基于反馈电压vfb得到的第一电压Vc提升并固定于第一预定电压Vc_PSM(参见图3中从左侧开始第1个箭头方向，Vc为高电平)，并使得驱动逻辑模块14基于第二信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲跨周期调制(PSM，PulseSkip Modulation)模式后驱动开关模块3，系统进入PSM工作模式(由重负载变为轻负载)。
如图3的中间PSM模式部分，系统进入PSM工作模式后，误差放大模块7将停止工作，误差放大模块7输出的第一电压Vc被固定于第一预定电压Vc_PSM，开关模块3的导通和关断由PSM相应电路驱动，即系统在PSM工作模式下，误差放大模块7停止工作，第二比较模块10、电流检测模块13、驱动逻辑模块14和频率检测模块11都工作，同时，控制模块12和第一比较模块6一直工作。
具体的，当反馈电压vfb低于第一基准电压vref1，驱动逻辑模块14基于第一比较模块6输出的第四信号驱动开关模块3导通，电感L1充电，电流检测模块13检测开关模块3的电流(电感电流iL用来表征开关模块3的电流)，并将电流转换为对应的检测电压，当第二比较模块10将检测电压与第一预定电压Vc_PSM进行比较，当检测电压等于第一预定电压Vc_PSM时，输出第三信号至驱动逻辑模块14，驱动逻辑模块14基于第三信号驱动开关模块3关断。
由于进入PSM工作模式之前的负载电流iload要大，进入PSM工作模式时，负载电流iload一定是比进入PSM工作模式之前低的，也就是进入PSM工作模式时负载700是降低的，输出电压Vout是负载700拉低的，当进入PSM工作模式时负载700降低时，在PSM工作模式期间输出电压Vout下降的速度必然比系统进入PSM工作模式时要慢。
由于第一预定电压Vc_PSM对应的电感电流iL及负载电流iload比系统进入PSM工作模式时的值要高，此时在PSM工作模式期间输出电压Vout下降的速度比系统进入PSM工作模式时要慢，也就是说，开关模块3仅需较低的频率就能满足负载要求，从而能够降低开关功耗，提高电源电压转换的效率。
如图3的中间PSM模式部分，系统在PSM工作模式下，由于第一电压Vc被钳位模块9固定在第一预定电压Vc_PSM上，随着负载电流的增大，开关模块3的频率会增加，当频率检测模块11检测到开关模块3的开关频率连续N个周期的开关频率fpfm高于设定频率fth时，控制模块12输出具有第五信号(如图3中第二信号PSM为低电平)，系统会退出PSM工作模式，如图3所示第二信号PSM电平变低电平，这时开关模块3的导通和关断由PWM相应电路驱动，即系统在PWM工作模式下，误差放大模块7、补偿模块8、第二比较模块10、电流检测模块13和驱动逻辑模块14都工作，同时，控制模块12和第一比较模块6一直工作，频率检测模块11不工作，系统进入PWM工作模式(如图3的右侧PWM模式部分，由轻负载变为重负载)。
基于同一发明构思，本申请实施例提供一种电源转换器，包括如本申请任一实施例的电压转换电路600。
本申请实施例提供的电压转换电路600和电源转换器，通过控制电路100、钳位模块9和驱动单元5，在电压转换电路600路轻负载情况下，进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块3导通和关断，既能够保证电压转换电路的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。
可选地，如图1至3所示，本申请实施例提供了一种控制方法，应用于如上述任一实施例提供的控制电路100，控制电路100应用于电压转换电路600，电压转换电路600包括电连接的主电路300和反馈电路400，主电路300包括开关模块3，该控制方法包括：
第一比较模块6将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第一信号；
控制模块12基于第一信号，输出第二信号，使得钳位模块9工作，将基于反馈电压得到的第一电压提升并固定于第一预定电压，并使得驱动单元5基于第二信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲跨周期调制模式后驱动开关模块3，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率。
本申请实施例提供的控制方法，在电压转换电路轻负载情况下，进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块3导通和关断，既能够保证电压转换电路的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。
在一些实施例中，如图1至3所示，控制方法还包括：
频率检测模块11检测开关模块3的开关频率；
控制模块12当接收到连续N个周期的开关频率高于设定频率时，输出具有第五信号，使得钳位模块9停止工作，并使得驱动单元5基于第五信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲宽度调制模式后驱动开关模块3，使得开关模块3的开关频率改变为第一设计频率，N为整数。
可选地，第二信号和第五信号，可以互为高低电平信号，高电平对应PSM模式，低电平对应PWM模式。
本申请实施例提供的控制方法，在电压转换电路重负载情况下，退出脉冲跨周期调制模式，进入脉冲宽度调制模式，在脉冲宽度调制模式下，驱动开关模块3导通和关断，保证输出电压的稳定，满足负载要求。
基于同一发明构思，如图2和3所示，本申请实施例提供了一种控制方法，应用于如上述任一实施例提供的电压转换电路600，控制方法包括：
第一比较模块6将反馈电压与第一基准电压比较，当反馈电压高于第一基准电压时，输出第一信号；
控制模块12基于第一信号，输出具有第二信号；
钳位模块9基于第二信号，将基于电压转换电路600的反馈电路400的反馈电压得到的第一电压提升并固定于第一预定电压；
驱动单元5基于第二信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲跨周期调制模式，并在脉冲跨周期调制模式下，基于第一预定电压，驱动开关模块3，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率。
本申请实施例提供的控制方法，在电压转换电路轻负载情况下，进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块3导通和关断，既能够保证电压转换电路的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。
在一些实施例中，如图2和3所示，控制方法还包括：
频率检测模块11检测开关模块3的开关频率；
控制模块12当接收到连续N个周期的开关频率高于设定频率时，输出具有第五信号，使得钳位模块9停止工作，并使得驱动单元5基于第五信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲宽度调制模式后驱动开关模块3，使得开关模块3的开关频率改变为第一设计频率，N为整数。
本申请实施例提供的控制方法，在电压转换电路重负载情况下，退出脉冲跨周期调制模式，进入脉冲宽度调制模式，在脉冲宽度调制模式下，驱动开关模块3导通和关断，保证输出电压的稳定，满足负载要求。
在一些实施例中，在脉冲跨周期调制模式下，基于第一预定电压，驱动开关模块3，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率，包括：
电流检测模块13检测开关模块3的电流，并将电流转换为对应的检测电压；
第二比较模块10将检测电压与第一预定电压进行比较，当检测电压等于第一预定电压时，输出第三信号；
驱动逻辑模块14基于第二信号，将开关模块3的驱动逻辑模式调整为脉冲跨周期调制模式，并在脉冲跨周期调制模式下，基于第一比较模块6输出的第四信号驱动开关模块3导通，基于第三信号驱动开关模块3关断，使得开关模块3的开关频率低于第一设计频率；第四信号为当反馈电压低于第一基准电压时，第一比较模块6输出的信号。
本申请实施例提供的控制方法，在电压转换电路轻负载情况下，进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块3导通和关断，既能够保证电压转换电路600的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
(1)本申请实施例提供的电压转换电路及电源转换器，在电压转换电路轻负载情况下，控制电压转换电路进入脉冲跨周期调制模式，在脉冲跨周期调制模式下，以较低的频率驱动开关模块导通和关断，既能够保证电压转换电路的输出电压稳定，满足负载要求，又能够降低开关模块的功耗，提高电源电压转换的效率。
(2)本申请实施例提供的电压转换电路及电源转换器，在电压转换电路重负载情况下，退出脉冲跨周期调制模式，进入脉冲宽度调制模式，在脉冲宽度调制模式下，驱动开关模块导通和关断，保证输出电压的稳定，满足负载要求。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路包括主电路、反馈电路、控制电路、钳位模块以及驱动单元；
所述主电路，包括开关模块；
所述反馈电路，与所述主电路以及所述控制电路连接，用于基于所述主电路的输出电压生成反馈电压，并将所述反馈电压传输至所述控制电路；
所述控制电路，与所述驱动单元以及所述钳位模块连接，用于将所述反馈电压与第一基准电压比较，当所述反馈电压高于所述第一基准电压时，输出第二信号；
所述钳位模块，与所述驱动单元连接，用于基于所述第二信号，将基于反馈电压转换的第一电压提升并固定于第一预定电压；
所述驱动单元，与所述开关模块的控制端电连接，用于基于所述第二信号，将所述开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式，控制所述开关模块的导通和断开。
2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述钳位模块，还用于在将所述开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式之前，当所述第一电压降低到第二预定电压时，将所述第一电压固定在所述第二预定电压；所述第二预定电压低于所述第一预定电压。
3.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制电路包括：
频率检测模块，与所述开关模块的控制端电连接，用于检测所述开关模块的开关频率；
所述控制模块，与所述频率检测模块电连接，用于当接收到连续N个周期的所述开关频率高于设定频率时，输出具有第五信号，使得所述钳位模块停止工作，并使得所述驱动单元基于所述第五信号，将所述开关模块的驱动模式调整为脉冲宽度调制模式，控制所述开关模块的导通和断开，N为整数。
4.根据权利要求1所述电压转换电路，其特征在于，所述控制电路，包括：
第一比较模块，与所述反馈电路电连接，用于将所述反馈电压与所述第一基准电压比较，当所述反馈电压高于所述第一基准电压时，输出第一信号；
控制模块，与所述第一比较模块电连接，用于基于所述第一信号，输出所述第二信号。
5.根据权利要求4所述的电压转换电路，其特征在于，所述驱动单元包括：
电流检测模块，与所述开关模块的一端电连接，用于检测所述开关模块的电流，并将所述电流转换为对应的检测电压；
第二比较模块，与所述电流检测模块、所述钳位模块都电连接，用于将所述检测电压与所述第一预定电压进行比较，当所述检测电压等于所述第一预定电压时，输出第三信号；
驱动逻辑模块，与所述控制电路、所述第二比较模块和所述开关模块的控制端都电连接，用于基于所述第二信号，将所述开关模块的驱动模式调整为脉冲跨周期调制模式，基于所述第三信号驱动所述开关模块关断。
6.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一比较模块，还用于将所述反馈电压与所述第一基准电压比较，当所述反馈电压低于所述第一基准电压时，输出第四信号；
所述控制模块，还用于基于所述第四信号，向所述驱动逻辑模块输出具有第六信号；
所述驱动逻辑模块，还用于基于所述第六信号驱动所述开关模块导通。
7.根据权利要求6所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一比较模块，还用于当所述反馈电压在预设第一连续周期内均高于所述第一基准电压时，输出第一信号；当所述反馈电压在预设第二连续周期内均低于所述第一基准电压时，输出第四信号。
8.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，还包括：
转换单元，与所述反馈电路、所述钳位模块都电连接，用于基于第二基准电压，将所述反馈电压转换为所述第一电压。
9.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述转换单元包括：
误差放大模块，第一输入端与所述反馈电路电连接，第二输入端接收第二基准电压，输出端与所述钳位模块电连接，用于基于所述第二基准电压，将所述反馈电压转换为所述第一电压；
补偿模块，与所述误差放大模块的输出端、所述钳位模块都电连接。
10.一种电源转换器，包括如权利要求1-9中任一项所述的电压转换电路。
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